最適ロバスト性を有する適応デッドビート制御

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04650370
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 舟橋 康行 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (90023176)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 学 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (40242903) ; 加藤 久雄 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (00233809) ; 大羽 達志 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (90233254) ; 水野 直樹 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (30135404)
• Keywords: 最適ロバスト制御 / デッドビート制御 / ロバスト・トラッキング / 予測制御 / 最適零位相差追従制御系 / 摂動系

Research Abstract

ある有限な時刻以降、被制御量(出力)を目標値に完全に一致させるというデッドビート制御は、離散時間制御における主要な研究である。しかし、制御対象の変動や外乱に対して、制御出力が極度に劣化してしまうという問題点が指摘されており、実用上の問題点とされてきた。この問題点をYoula et al.によって導出された安定化補償器の一般形表現と、2自由度補償法によって解決できるという着想を計測自動制御学会論文集に発表した。その理論では、デッドビートの時間を最短にすることと、ロバスト性を最適化することが同時に達成されるという注目すべき点を明確にした。この成果をうけて本研究では以下の諸結果を得た。
1)従来のデッドビート制御は出力変数の有限時間整定のみに注目し、制御入力には注意が払われていなかった。本研究では、出力と入力の両方をデッドビートさせる制御系の構成法を考案した。そのような全てのコントローラのパラメトリゼーションを与えるとともに、出力変数をデッドビートさせれば制御入力もデッドビートする条件も明らかにした。
2)ロバストな追従特性とデッドビート性の両特性をもつコントローラの構成法を明らかにした。ロバスト性の指標にはH∞のノルムを採用し最適ロバスト性と最短時間整定を達成するコントローラのクラスを求めた。
3)あらかじめ将来の目標値が既知であるとき、その情報を有効に用いてデッドビートに近い制御を達成する手法を開発した。
4)零位相差追従制御系は有限時間先の情報が既知であるときの有効な追従制御系として注目されている。本研究では、追従すべき周波数域を決めたときのゲインを最適化することにより最適零位相差制御系の構成法を与え、従来の手法よりもすぐれた性能を持たせることができた。

Research Products

• [Publications] Y.Funahashi: "Input/output deadbeat control" International Journal of Control. 56. 515-530 (1992)
• [Publications] Y.Funahashi: "Robust-tracking deadbeat control" International Journal of Control. 56. 213-225 (1992)
• [Publications] 舟橋 康行: "予見制御器の一構成法" 計測自動制御学会論文集. 28. 216-221 (1992)
• [Publications] Y.Funahashi: "Zero Phase Tracking Controllers with Optimal Gain Characteristics" ASME Journal of Dynamic Systems,Measurement,and Control. (1993)
• [Publications] Y.Funahashi: "Explicit Parameterization of State Deadbeat Controllers" IEEE Transactions on Automatic Control. 37. 1584-1588 (1992)
• [Publications] T.Auba: "Upper and Lower Bounds of Gramian for a Class of Perturbed Linear Systems" IEEE Transactions of Automatic Control. 37. 1659-1661 (1992)